[论文解读] Imprints of galaxy evolution on H ii regions Memory of the past uncovered by the CALIFA survey

S. F. Sánchez, E. Pérez+28 more|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|Sep 29, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 116被引用 53

一句话总结

本研究利用CALIFA巡天中最大的H ii区域星表（5,000多个区域），表明H ii区域的电离条件不仅受光致电离模型支配，还保留了星系演化的影响。关键发现是：H ii区域在BPT图中的位置与宿主星系形态、星系中心距离以及其内部恒星群体的性质（年龄与金属量）密切相关，表明尽管其寿命短暂，这些区域仍保留了局部恒星形成与化学富集历史的‘记忆’。

ABSTRACT

H ii regions in galaxies are the sites of star formation and thus particular places to understand the build-up of stellar mass in the universe. The line ratios of this ionized gas are frequently used to characterize the ionization conditions. We use the Hii regions catalogue from the CALIFA survey (~5000 H ii regions), to explore their distribution across the classical [OIII]/Hbeta vs. [NII]/Halpha diagnostic diagram, and how it depends on the oxygen abundance, ionization parameter, electron density, and dust attenuation. We compared the line ratios with predictions from photoionization models. Finally, we explore the dependences on the properties of the host galaxies, the location within those galaxies and the properties of the underlying stellar population. We found that the location within the BPT diagrams is not totally predicted by photoionization models. Indeed, it depends on the properties of the host galaxies, their galactocentric distances and the properties of the underlying stellar population. These results indicate that although H ii regions are short lived events, they are affected by the total underlying stellar population. One may say that H ii regions keep a memory of the stellar evolution and chemical enrichment that have left an imprint on the both the ionizing stellar population and the ionized gas

研究动机与目标

• 探究H ii区域电离条件与下层恒星群体性质之间的物理关联。
• 确定观测到的H ii区域在BPT图中分布偏离标准光致电离模型预测的原因。
• 探讨BPT图中电离参数、氧丰度、电子密度及尘埃消光经验趋势的起源。
• 评估这些趋势是否反映了星系的整体恒星形成与化学演化历史。
• 提出一种独立于光致电离模型的物理解释，说明观测到的电离参数与氧丰度之间的相关性。

提出的方法

• 利用CALIFA H ii区域星表，这是迄今规模最大的同类光谱星表，包含超过5,000个区域。
• 在BPT图中绘制H ii区域分布（使用[O iii]/Hβ与[N ii]/Hα线流比），并与光致电离模型预测进行比较。
• 分析电离参数、氧丰度、电子密度、尘埃消光与宿主星系性质（形态、星系中心距离）之间的相关性。
• 评估观测趋势与光致电离模型的一致性，识别出需另寻解释的差异。
• 提出一种通过电离恒星中金属线吸收遮蔽与光学厚度，将电离参数与金属量联系起来的物理机制。
• 使用恒星群体合成模型，将H ii区域性质与下层恒星群体的年龄和金属量联系起来。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何CALIFA巡天中的H ii区域并未均匀填充光致电离模型所预测的参数空间？
• RQ2 何种物理机制可解释H ii区域中电离参数与氧丰度之间的观测相关性？
• RQ3 H ii区域的电离条件在多大程度上由其下层恒星群体的性质决定？
• RQ4 星系形态与星系中心距离在多大程度上影响H ii区域在BPT图中的位置？
• RQ5 观测到的电子密度、尘埃消光与电离参数趋势能否仅由光致电离过程解释？

主要发现

• H ii区域并未覆盖光致电离模型所预测的全部参数空间，表明存在额外的物理约束。
• 电离参数与氧丰度之间的相关性无法仅由光致电离模型解释，暗示其与恒星演化及金属量存在更深层关联。
• BPT图中电子密度趋势与光致电离模型一致，而其他趋势（如电离参数与金属量的关系）则不一致。
• H ii区域在BPT图中的位置主要由宿主星系形态、星系中心距离以及下层恒星群体的年龄与金属量决定。
• 氧丰度作为金属量的示踪指标，与下层恒星群体的性质紧密相关，表明H ii区域继承了化学演化特征。
• 尽管寿命短暂，H ii区域仍保留了局部恒星形成与金属富集历史的‘记忆’，其电离条件即为此证据。